基于仿真软件SimulinkSimMechanics的铰接式列车动力学建模.pdf

ミ吾伉真软件 Simulink/ Simlmechanics的
被式到车动学壤
李学良沈钢
(同济大学铁道与城市轨道交通研究院,201804,上海∥第一作者,研究生)
摘要将仿真软件 Matlab中的 Simulink和 Simmechanics会有一定的困难,无法直接描述。以往采取的方法
相结合,建立了两节车辆编组的铰接式列车的时域曲线。通大多是做等效处理,将铰接单元等效成各个方向的
过动力学仿宴模型,并根据此模型的仿真结果验证了该建模刚度和阻尼。这样虽然能够近似描述铰接结构的关
方法的正确性,说明 Simmechanics能够补足 Simulink的建模
功能,并可以作为一种新的建模工具引入到轨道车辆的动力
系,但是,不能准确地表达出铰对结构的约東作用。
学仿真中。
为了解决 Simulink在这一问题上的局限性,现在引
关健词轨道交通;铰接式列车;动力学仿真
入 Simulink里面的 Simmechanics仿真工具箱来配
中图分类号U270.1
合 Simulink进行动力学仿真建模。 Simmechanics
是基于多刚体的思想,提供了描述刚体和各种运动
Dynamics Simulation of Articulated Train Based on Simulink/副的模型单元,恰好适用于带有铰接结构的列车动
Simmechanics
力学仿真分析,能够让 Simulink方法在列车动力学
Li Xueliang, Shen Gang
建模上的应用更加完善。
Abstract A complete curve negotiation model of an articu
lated train in time domain is addressed by Simulink com
1 Simmechanics建模说明
bined with Simmechanics, both are derived from Matlab
Simmechanics是仿真软件 Matlab/ Simulink
This model is validated by simulation results
demonstrating下新增加的一个工具箱,可以对各种以运动副相连
that Simmechanics can reinforce the tunction of Imu接的刚体进行仿真。 Simmechanics使用 Simulink
the dynamics simulation of railway vehicles
变步长积分法可以得到很高计算精度, Simulink的
Key words rail transit; articulated train: dynamics simula.零点穿越检测功能以双精度数据水平判定和求解不
连续过程。这对于机械系统中存在的静摩擦和机械
First-author' s address Institute of Railway and Urban Rail硬限位等情况的建模具有重要意义。其一切工作均
Transit, Tongji University, 201804, Shanghai, China
在 Simulink环境中完成,和 Simulink可以完全对
接、互相补足功能。 Simmechanics模型还可与
在轨道交通车辆动力学领域中,基于仿真软件 Simulink的控制系统模型方便地结合,在同一个环
Matlab/ Simulink的仿真建模方法能够帮助使用者境中对控制器和受控对象建模
对轨道车辆动力学理论进行清晰和深入的了解,故
Simmechanics主要由以下几个模块构成:
已被广泛应用。该方法能对大部分的车辆进行准确 Bodies, Constraints&Drivers, Force Elements,
的建模,可以建立轮对、转向架、车体和悬挂系统的 Interfacc Elements, Joints和 Sensors& Actuators
模型。但是轨道交通领域中也存在着一部分铰接式等模块。使用这些模块可以方便地建立复杂机械系
列车,其主要特点是车辆之间采用铰接式转向架,即统的图示化模型,进行机械系统的单独分析或与任
相邻两车共用一个转向槊。铰接式列车具有减少转何 Simulink设计的控制器及其它动态系统相连进
向架数量,提高列车整体性和安全性等优点,因而也行综合仿真。本文的建模过程中主要使用了其中三
是进行动力学建模分析的对象。可是,如果用个模块: Bodies, Joints, Sensors& Actuators。
Simulink建立车辆动力学模型,在处理铰接结构时
利用 Simmechanics建模的主要思路如下: Bodies